汽车空气动力学分解

过平板时，由于粘性作用，空气微团与平板
表面之间发生摩擦，这种摩擦阻碍了气体的
流动，形成一种阻力称为摩擦阻力，约占总
空气阻力的
9
0
。
0
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3.2.4 干扰阻力
它是车身外面的凸起物如后视镜、流水槽、导流 板、挡泥板、天线、门把手、底盘下面凸出零部件所 造成的阻力，占总阻力的14%。
3.2.5 内循环阻力
为了研究方便，建立一套坐标系，通常把汽车空 气动力坐标系原点设在车辆纵向对称面与地面的交线 上，前后轴中点处。规定各轴的正值方向如图3-1示：
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所有的空气力向上述坐标原点化简，产生三个分力和三个绕 坐标轴的力矩。各种气动力的数值都与动压力和迎风的汽车 正投影面积成正比，其比例系数称为气动力系数。 表3-1列出了国内外对六分力名称和系数公式的对照表
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( 3 ) 车身前部设阻风板后面设扰流板使后面翘起，如
图3-5示；
图 3-5 2、驱动形式
一般前置前驱汽车其风压中心与车身中心接近， 后置发动机汽车的重心往往偏后，因而风压中心可 能在重心前，俯仰力矩大些。
它是指为了发动机冷却和乘坐舱内换气而引起空 气气流通过车身的内部构造所产生的阻力，它占总阻 力12%。
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3.2.5
小结
减少气动阻力系数 CD Cx 在车身造型设计中主要
采取下列措施 ：
1、 光顺车身表面的曲线形状，消除或延迟空气附面 层剥离和涡流的产生；
2、 调整迎面和背面的倾斜角度，使车头、前窗、后 窗等造型的倾斜角度有效地减少阻力的产生；
Cxi
C
2 y
Cxi Fxi
1 2
Vr2
A
b2 A
式中，b为汽车宽度，m ；
（3-1）
为空气密度，kg m3
A为汽车正投影面积，m2 。
诱导阻力占总空气阻力的 7 00 。
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3.2.3 摩擦阻力
汽车空气阻力中的摩擦阻力是由于空气
的粘性在车身表面上产生的切向力造成的。
空气与其它流体一样都具有粘性，当气流流
M x CMx M R CRM
M y CMy MP CPM M z CMz M y CyM
RCR M CM NCN
系数公式
r A 2
Cx 2 FX
r A 2
Cy 2 FY
r A 2
Cz
2
FZ
r AL 2
CMx
2
MX
r AL 2
CMy 2 MY
r AL 2
CMz
2
现代高速汽车特别是赛车在设计上都力图减少 升力。
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影响因素：
1、车身形状 把车身前后端形心用直线连接，称此直线为中
线，此中线与水平面的夹角称为迎角。 中线前高后低，迎角为正，反之为负。正迎角
越大升力越大。 如果汽车风压中心处于中心之前，则升力对中
心造成俯仰力矩，使前轮更加有离地趋势，所以最 新设计的车身形状采取以下措施： （1 ） 尽量做到风压中心与重心重合； （2 ）采用类似楔型造型。尽量压低车身前端，使尾 部肥厚向上翘以产生负迎角；
汽车行驶中受到的气动力有迎面阻力、升力、 侧向力及这些力形成的俯仰力矩、侧倾力矩和横摆 力矩，他们的大小，大致都与空气对汽车的相对速 度的平方成正比，因此随着汽车行驶速度的日益提 高，其作用对汽车性能的影响也会愈来愈显著。
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气动六分力与坐标系： 汽车在行使时，受到气流的气动力作用，该作
用力在汽车上的作用点，我们通常称为风压中心，记 作C.P，由于汽车外型的对称性，风压中心在汽车的 对称平面内，但它不一定与重心（CG）重合。
形状阻力，它占整个阻力的58 00。
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图3-3
汽车表面气流图
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3.2.2 诱导阻力
诱导阻力是由于气流经 车身上下部时，由于空气质 点流经上下表面的路程不同， 流速不同从而产生压差，即 升力，升力在水平方向上的 分力称为诱导阻力，如图3-4 所示。
图3-4 汽车的诱导阻力
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诱导阻力系数 Cxi 升力系数 Cy间有如下近似关系：
Hale Waihona Puke Baidu
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气动阻力由五部分组成：
1. 形状阻力，占总阻力58%； 2. 诱导阻力，占总阻力7%； 3. 摩擦阻力，占总阻力9%； 4. 干扰阻力，占总阻力14%； 5. 内循环阻力，占总阻力12%。
这几部分阻力的大致比例 如图3-2所示。
图3-2
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3.2.1 形状阻力
当汽车行使时，气流流经汽车表面过程中，在 汽车表面局部气流速度急剧变化部位会产生涡流， 如图3-3中在车身后部有明显的涡流区，在涡流区产 生负压，而汽车正面是正压，所以涡流引起的阻力 是压差阻力，又因为这都和车身形状有关，也称为
MZ
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第二节
气动阻力
空气作用于车身的向后的纵向分力称为气动 阻力，这种阻力与车速平方成正比。为了克服气 动阻力所消耗的功率和燃料是随车速的三次方急 剧增加的，当车速超过100km/h时，发动机功率 有80%用来克服气动阻力，要消耗很多燃料。在 高速行驶时，如能减少10%的气动阻力，就可使 燃料经济性提高百分之几十。当前汽车设计师十 分重视降低气动阻力系数Cx，因为它对汽车动力 性、经济性和轻量化有很多好处。
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表3-1
名称
气动阻力 Drag
侧向力 Side force
代 号 美、日规定
Fx Cx DCD
Fy Cy SCs
德国规定
DCD
DCy
升力 Lift
Fz Cz
LCL
LCL
侧倾力矩 Rolling moment
俯仰力矩 Pitching
moment
横摆力矩 Yawing moment
第三章 汽车空气动力学
➢ 3.1 ➢ 3.2 ➢ 3.3 ➢ 3.4 ➢ 3.5 ➢ 3.6 ➢ 3.7
概述 气动阻力 升力和俯仰力矩 侧向力和横摆力矩 侧倾力矩 侧风作用下的气动阻力系数 汽车空气动力学试验
第一节 概述
定义：汽车在路面上行驶，除受到路面作用力外，还
受到周围气流对它作用的各种力和力矩。研究这些 力的特性及其对汽车性能所产生的影响的学科称为 汽车空气动力学。
3、 减少凸起物，形成平滑表面； 4、 设计空气动力附件，整理和引导气流流向。
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第三节 升力和俯仰力矩
升力是由于汽车行驶中车身上部和车身底部空气 流速不等形成压力差而造成的。升力不通过重心时 对汽车产生俯仰力矩。
升力使车轮有抬升的趋势，减少驱动轮上的附 着力，对转向车轮的影响是升力使侧向最大附着力 和侧偏刚度降低，而使转向性能变坏。